Ciò rende i nostri
cilindri di prova speciali:
  • Risposta molto rapida
  • Affidabilità
  • Movimenti senza stick-slip
  • Precisione di posizionamento e ripetibilità molto elevate
Immagine 2: Il banco di prova idropuls comprende, oltre a un banco di prova per attuatori, anche un ambiente di simulazione cockpit ad esso collegato.
Immagine 3 Come ambiente di test, il DLR utilizza un cosiddetto „Iron Bird“, un banco di prova per l'analisi olistica dei moderni sistemi fly-by-wire e dei loro sottosistemi.

Tecnologia dei banchi prova

Requisiti per il banco di prova "Iron Bird"

  • Soluzione completa come sistema di prova chiuso
  • Specifiche del valore nominale esterno da parte del cliente
  • Attuatore idraulico inclusi sensori e controllo
  • Ingegneria e software di Hänchen
  • Accoppiamento di interfacce hardware di regolatori esterni con elettronica di Hänchen

Cilindro di prova idraulico utilizzato

  • Dimensioni 54 / 40 / 180
  • Adatto per fluido Skydrol
  • Accessori e componenti di fissaggio: testa snodata, testata flangiata, tubo di protezione, trasduttore di posizione, trasduttore di forza, piastra di fissaggio, accumulatore a membrana, valvole di controllo, piastra intermedia, piastra di lavaggio
  • Sensori: trasduttore di posizione, trasduttore di forza
  • Combinazione di guarnizioni Servofloat®
Progetti ora il suo cilindro di prova.Tramite il nostro HäKo può progettare idraulicamente e configurare completamente un cilindro di prova.
"Il buon concetto e il rapporto qualità-prezzo dei prodotti Hänchen [...] ci hanno finalmente convinto."
Dipl.-Ing. Holger Spangenberg, DLR

Ambiente di test Iron Bird - Banco di prova attuatore e simulazione cockpit

Per la ricerca di nuove soluzioni, il DLR ha sviluppato un „Iron Bird" come ambiente di prova. Si tratta di un banco di prova per l'analisi olistica dei moderni sistemi fly-by-wire e dei loro sottosistemi. Comprende un banco di prova per attuatori con cilindro di prova idraulico  e un ambiente di simulazione del cockpit ad esso accoppiato. Questa combinazione consente la ricerca di nuovi concetti e soluzioni di sistemi di controllo di volo, nonché un'ampia sperimentazione di questi sistemi in una fase di sviluppo molto precoce. Possono verificarsi malfunzionamenti, ad esempio se un sistema idraulico dell'aeromobile per l'alimentazione energetica di timoni di profondità, direzionali e alettoni si guasta. Per questo motivo, i test in quest'area, tra gli altri, sono tra i compiti principali dell'Ironbird.

L'Iron Bird o il „Sistema di Sistemi“
Poiché gli aerei di linea si muovono solitamente ad alta quota e ad alte velocità, e quindi i malfunzionamenti possono comportare gravi conseguenze, la maggior parte dei sistemi nelle nuove sviluppi viene inizialmente esaminata a terra per minimizzare il rischio per le persone. Per poter condurre ricerche efficienti in questi sistemi critici per la sicurezza, è stato sviluppato un banco di prova che simula le condizioni di volo nel modo più realistico possibile. L'Iron Bird consente l'esecuzione di test sui concetti di controllo del volo in un circuito di regolazione chiuso (closed-loop). L'obiettivo centrale della struttura di prova è determinare e valutare le interazioni delle diverse componenti del controllo del volo.

Interazione e integrazione
Ciò significa che non vengono testati solo i singoli sistemi, ma anche la loro interazione e l'integrazione dei nuovi componenti nel sistema, fino all'analisi dell'influenza delle nuove soluzioni di sistema sulle caratteristiche di volo. L'ing. Holger Spangenberg, responsabile dell'Iron Bird presso il DLR, lo definisce il „Sistema di Sistemi“. Dall'input di controllo all'escursione dell'attuatore, deve essere presente un sistema complessivo continuo. In questo modo è possibile esaminare più accuratamente i sottosistemi ed elaborare soluzioni nel campo della riconfigurazione dei sistemi di controllo del volo. Vengono prese in considerazione le interazioni dei sistemi dell'aeromobile con l'obiettivo di aumentare la sicurezza degli aerei anche in condizioni estreme. La considerazione precoce delle interazioni del sistema è particolarmente necessaria per sistemi complessi come il controllo del volo, poiché altrimenti possibili influenze negative di diversi sistemi verrebbero riconosciute solo tardi e gran parte dello sviluppo dovrebbe essere ripercorsa. „Questo è anche ciò che rende speciale il nostro Iron Bird: una simulazione dell'intera catena di controllo del volo con una combinazione di simulazione cockpit e banco di prova attuatore può essere utilizzata per una valutazione olistica dei sistemi di controllo del volo anche da parte di piloti collaudatori“, sottolinea Spangenberg.
"Dall'input di controllo all'escursione dell'attuatore, deve essere presente un sistema complessivo continuo."
Dipl.-Ing. Holger Spangenberg

Opzioni di prova del banco di prova

Un banco di prova per molti compiti

La moderna tecnologia dei banchi di prova è in grado di offrire un ambiente di test per una vasta gamma di compiti di ricerca: ad esempio, nuovi sottosistemi come attuatori quali i cilindri di prova idraulici, sensori o sistemi di calcolo possono essere integrati nel banco di prova. Con il loro aiuto, vengono sviluppati nuovi algoritmi per il controllo o il monitoraggio e la previsione dello stato, al fine di testarne successivamente la funzione – anche in diverse condizioni di errore. Inoltre, è possibile la ricerca di nuovi sistemi di bus dati come „Fly-by-light" o „Controllo di volo senza fili". Un'altra area coperta dall'Iron Bird è la ricerca di nuovi concetti di regolazione del volo per l'intero sistema di controllo di volo. In questo contesto, è possibile studiare l'influenza e l'interazione con sottosistemi come sensori, attuatori e computer.

Monitoraggio dello stato

Per la ricerca di metodi di Condition Monitoring per il monitoraggio e la previsione dello stato degli attuatori di controllo di volo elettromeccanici o elettro-idraulici, le procedure sviluppate devono essere esaminate e valutate in condizioni il più possibile reali. Qui vengono impiegati i cilindri di prova Hänchen come cilindri di prova idraulici per simulare con precisione i carichi aerodinamici che agiscono sui timoni durante il volo. I valori di riferimento per la regolazione dei cilindri di prova sono forniti da una simulazione di meccanica di volo. Il sistema di test calcola costantemente nuovi valori di riferimento in base a vari parametri come velocità di volo, altitudine di volo ed escursione del timone, e li trasferisce al controllo dei cilindri per la simulazione dei carichi aerodinamici.

Massima flessibilità: sistema di azionamento lineare Ratio-Drive® made by Hänchen

Hänchen Prüfstandsbau fornisce l'intero sistema di azionamento lineare per due timoni di profondità, un alettone e un timone di direzione. Il sistema completo Ratio-Drive® costituisce un sistema chiuso che riceve impostazioni di valore nominale esterne. Il banco di prova opera con trasduttori di pressione integrati da Hänchen. Ciò significa che l'attuatore completo, inclusi sensori, sistema di controllo e software, è stato realizzato da Hänchen come soluzione completa, compresa l'ingegneria. L'azienda aveva il compito di soddisfare i requisiti dei cilindri idraulici in termini di parametri dinamici chiave, delle forze massime che devono agire sul sistema, della precisione dei sensori e delle condizioni quadro del sistema idraulico esistente – ovvero fluido, portata massima di pressione e area di pressione massima. Ciò significa la massima flessibilità anche per le impostazioni esterne del valore nominale. Inoltre, le interfacce dovevano essere risolte a livello hardware: ad esempio, per bypassare il sistema di regolazione di Hänchen e implementare concetti di regolazione propri in modo rapido e flessibile con un sistema di Rapid Control Prototyping, è stato necessario accoppiare regolatori esterni con l'elettronica di Hänchen. Poiché durante i test non si verificano quasi forze trasversali, il DLR utilizza per il suo banco di prova cilindri di prova di qualità Servofloat®.

La guarnizione a fessura anulare flottante Servofloat®

Hänchen raccomanda questi cilindri di prova per la costruzione di banchi di prova, poiché la guarnizione a fessura anulare flottante brevettata è la prima scelta soprattutto per applicazioni con forze trasversali limitate, massima dinamicità e qualità. I cilindri idraulici in qualità Servofloat® sono praticamente privi di attrito. In caso di movimenti estremamente lenti e molto rapidi, offrono scarico della pressione senza contatto verso l'esterno, bassa perdita, massima precisione di posizionamento e ripetibilità e sono esenti da stick-slip.

Dotazione cilindro di prova

Queste combinazioni di guarnizioni funzionano secondo il seguente principio: all'avvio del sistema, attraverso le camere del cilindro, si crea un flusso d'olio idrodinamico nella guarnizione a fessura anulare, in modo che la guarnizione a fessura anulare si muova radialmente attorno allo stelo pistone in modo „fluttuante“ senza contatto metallico e autocentrante: la guarnizione a fessura anulare ha una forma cilindrica con un gioco definito rispetto allo stelo e, in condizione di montaggio, si trova eccentricamente in una posizione casuale. A causa della pressione applicata, una boccola d'acciaio si deforma in un'intercapedine di tenuta senza contatto, dipendente dalla pressione, di pochi 1/100 mm. Questo processo funziona però solo grazie a una precisione di produzione nell'ordine di pochi µm, altrimenti la perdita porterebbe a elevate perdite idrauliche. L'olio di perdita che fuoriesce viene ricondotto al circuito del fluido senza pressione tramite un raccordo di raccolta. L'assenza di una guarnizione a pressione a contatto minimizza l'attrito statico e dinamico nel cilindro idraulico. Poiché non è necessario un film lubrificante idrodinamico dovuto al movimento relativo delle parti scorrevoli, è possibile un movimento senza stick-slip anche nell'ambito di minime ampiezze e velocità. La guarnizione a fessura anulare ha solo una funzione di riduzione della pressione con la minima perdita. Per questo motivo, lo stelo pistone del cilindro di prova idraulico è guidato da nastri guida ottimizzati per l'attrito. Ciononostante, anche un cilindro di prova con guarnizione a fessura anulare flottante può assorbire determinate forze trasversali.

Questa serie, inoltre, grazie alle superfici del pistone e dei cuscinetti rivestite in bronzo, è dotata di proprietà di funzionamento di emergenza che aumentano ulteriormente la sicurezza operativa. Un altro argomento convincente a favore dei cilindri di prova con guarnizione a fessura anulare flottante è senza dubbio il prezzo. Infatti, questa serie si differenzia dai cilindri di prova con guida dello stelo pistone idrostatica solo per la maggiore sensibilità alle forze laterali, ma offre un notevole vantaggio in termini di prezzo. Scopri di più sui cilindri di prova idraulici Hänchen.

Il concetto e le prestazioni devono essere corretti

Secondo Spangenberg, il fattore decisivo per la decisione di utilizzare i cilindri Hänchen è stato per gli esperti del DLR “il buon concetto e il rapporto qualità-prezzo della tecnologia dei banchi di prova Hänchen. Il comportamento quasi idrostatico con la stessa qualità di regolazione e ad un prezzo molto vantaggioso ci ha finalmente convinto.“ Anche la raccomandazione di un collega di Airbus, che collabora con successo con Hänchen da anni, ha giocato un ruolo. Insieme a Hänchen, il DLR ha continuato a sviluppare i requisiti per il sistema, con suggerimenti utili da parte degli esperti di idraulica di Ostfildern. Un progetto attuale è la ricerca di nuovi concetti di controllo per la simulazione dinamica del carico. Quando i parametri di controllo e il concetto saranno definitivi, il DLR inserirà la struttura di controllo nel sistema di mappatura. “Perché inserire solo i parametri è ovviamente più comodo che lavorare con regolatori esterni”, spiega Spangenberg. In questo modo, Hänchen è allo stesso tempo produttore, fornitore di servizi e integratore di sistemi presso il DLR.

Jörg Beyer, mediaword
© Hänchen 2009

Perché Hänchen come produttore di banchi di prova?

La nostra competenza come produttori di banchi e macchine di prova

Il nostro sviluppo prodotti e la ricerca interni per lo sviluppo di banchi di prova, campi di prova e macchine di prova complesse hanno posto la prima pietra per la moderna costruzione di banchi di prova. Il nostro elevato standard di qualità per i nostri prodotti ha dato un forte impulso a questo sviluppo. Oggi Hänchen è diventata un partner affidabile per banchi di prova e macchine di prova personalizzati. Ogni banco di prova EoL viene realizzato su misura su richiesta del cliente. I banchi di prova Hänchen sono progetti Ratio-Drive®, ovvero macchine speciali sviluppate individualmente con un concetto completo. In ogni progetto, in qualità di cliente, avrete un unico referente. In questo modo, campi di prova individuali ed efficienti dal punto di vista energetico e macchine di prova complesse possono essere integrati perfettamente nei propri sistemi tramite interfacce definite dal cliente. 

Hänchen Ratio-Drive® - La soluzione completa per sistemi di azionamento e costruzione di banchi di prova

Progetti complessi interni e presso i clienti rendono oggi Hänchen un fornitore affidabile di macchine di prova complete di alta qualità. Ciò riflette il nostro sviluppo pluriennale delle competenze, a partire dalla costruzione di cilindri, ampliata con componenti elettronici e sistemi di azionamento completi. Nel frattempo, Hänchen offre ai suoi clienti macchine complete, inclusi l'asse di azionamento, il telaio e gli elementi della macchina.

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